传热学课后习题答案(第四版).doc

第1章1-3 解：电热器的加热功率： 15分钟可节省的能量：1-33 解： 如果取，则即随室外风力减弱，散热量减小。但因墙的热阻主要在绝热层上，室外风力变化对散热量的影响不大。第2章2-4 解：按热平衡关系有：，得： ，由此得：2-9 解：由从附录5查得空气层的导热系数为双层时： 单层时： 两种情况下的热损失之比：题2-15解：这是一个通过双层圆筒壁的稳态导热问题。由附录4可查得煤灰泡沫砖的最高允许温度为300。设矿渣棉与媒灰泡沫砖交界面处的温度为tw，则有 （a） （b） 由此可解得：300 又由式（a）可知，在其他条件均不变的情况下，增加煤灰泡沫砖的厚度2对将使增大，从而损失将减小；又由式（b）左边可知tw将会升高。2-17 解：本题为通过圆筒壁的传热问题(1)换热表面洁净时：（2）外壁结烟灰时：（3）内壁结水垢时：2-18 解：（1）材料A紧贴壁面时，每米长管道的总热阻为 （2）材料B紧贴壁面时，每米长管道的总热阻为 因内、外表面温差不变，故散热损失与热阻成反比：即：材料A(导热系数较小)紧贴壁面时，散热损失较小。对于平壁，这种影响不存在。2-22 解：由于储液容器采取了良好的保温措施，保温层的热阻是整个散热过程的主要热阻，故暂时可忽略两侧的对流热阻，按通过球壁的导热过程估算其散热量：液氮每天的蒸发量：2-36 解：，将上面两式应用于之间，有，即将上面两式应用于之间，有，即由上述两式联立，可解得：2-63 解第3章3-33 由附录5得 又由已知条件可得：， 由附录16图1查得，所以3-60.解: 炉底为耐火材料, 故可近似地认为炉底外表面是绝热的, 故可看成是厚的无限大平板两侧对称受热的非稳态导热问题.，由图3-8查得：即：，。由图3-7查得：即：第6章6-76-14(1) 换热类型：管内强迫对流换热 (2) 定性温度：流体平均温度tf =(115+65)/2=90 物性参数(空气): 特征长度：管子内径 (3) 特征流速: 流态: (4) 各种修正系数: 直管， Cr=1；温差=180-90=9050，应进行温差修正；管长未知，故先假定C1=1(5) 选用公式: (气体被加热) (6) Nu数与表面传热系数h: (7) 由热平衡关系求管长L： 热平衡关系： 所以： （8）验算管长（不满足假定），故应进行入口效应修正(9) 假定L重新计算假定L=2.80m, , (与假定值不符)再假定L=2.67m, ；, 与假定值基本相符, 故：L=2.67m；6-16(1) 换热类型：管槽内(环形空间)强迫对流换热 (2) 定性温度：流体平均温度tf =(30+50)/2=40 物性参数(水)： 特征长度：当量直径 (3) 特征流速： 流态：(4) 各种修正系数：管长未知，故先取C1=1；直管，Cr=1温差=100-40=6030，故应进行温差修正(5) 选用公式：(液体被加热) (6) Nu数与表面传热系数h计算: (7) 由热平衡关系求管长：热平衡关系: 所以：（8）验算管长 （满足假定），所以所求管长即为(9) 管子出口局部热流密度6-16 另解: (1) (3) 同前, 另有(4) 选用Gnielinski公式: (5) Nu数与表面传热系数h计算:设，则 (6) 由热平衡关系求管长L：热平衡关系： 所以：（7）验算管长将管长的计算值(2.74m)与假定值(2.75m)比较，两者基本相同，即满足假定。所以所求管长即为(8) 管子出口局部热流密度6-20解：(1) 换热类型：管内(螺旋管)强迫对流换热 (2) 定性温度：流体平均温度tf.。假设tf”=60，则tf =(20+60)/2=40 物性参数(水): 特征长度：管子内径d=0.012m (3) 特征流速：流态：(4) 各种修正系数：管长L=4D=1.885m，L/d=1.885/0.012=15760，故C1=1螺旋管， Cr=1+10.3(d/R)3=1+10.3(0.012/0.075)3=1.0422；温差=80-40=4030，应进行温差修正；(5) 选用公式：(液体被加热) (6) Nu数与表面传热系数h计算： (7) 对流换热量：(8) 检验出口温度：由热平衡关系: , 该值与假定值有一定差别,故重新计算。经多次试算后可得: 6-26 (1) 换热类型： 外掠平板强迫对流换热(2) 定性温度：平均膜温tm =(20+150)/2=85物性参数(空气):特征长度：散热片长度L=0. 12m(3) 特征流速：流态： (4) 选用公式：(外掠平板强迫对流层流)(5) 表面传热系数h：(6) 肋片的散热量：6-34 (1) 换热类型： 外掠单管强迫对流换热(2) 定性温度：平均膜温tm =(31+15)/2=23物性参数(空气):特征长度：外径d=0. 35m(3) 特征流速：流态： (4) 选用公式：按表(外掠平板强迫对流层流)(5) 表面传热系数h：(6) 单位时间散热量： （7）2个半小时内共散热：6-38(1) 换热类型：外掠管束(叉排)强迫对流换热(2) 定性温度：流体平均温度tf =133物性参数(空气)：特征长度：管子外径d=0. 04m(3) 特征流速：流态：，又有(4) 选用公式：根据Re与的值及管排数n=10，由表6-8、9查得： (5) 表面传热系数h：6-48：换热类型：竖平板及水平板的大空间自然对流换热定性温度：平均膜温tm=（28+12）/2=20 物性参数(空气)：(1)侧面：换热类型：竖平板的大空间自然对流换热特征长度：平板长度L=0.3m选用公式：努塞尔数及表面传热系数的计算： 散热量：(2)上表面：换热类型：水平板冷面朝上(相当于热面朝下) 大空间自然对流换热特征长度： （因0.3）选用公式：努塞尔数及表面传热系数的计算： 散热量：(3)下表面：换热类型：水平板冷面朝下(相当于热面朝上) 大空间自然对流换热特征长度：同上表面选用公式：努塞尔数及表面传热系数的计算： 散热量：(4)单位管长管道的总散热量为：注意：本题中，侧面与上、下两表面的特征尺寸不同，故数亦不同。6-55：（1）加夹层时：换热类型：水平空气夹层自然对流换热定性温度：夹层平均温度tm=（tw1+tw2）/2=（90+30）/2=60 物性参数(空气)：特征长度：夹层厚=0.1m选用公式：努塞尔数及表面传热系数的计算： 散热量：(2) 无夹层时：换热类型：水平板大空间自然对流换热（热面朝上）定性温度：平均温度tm=(tw+t)/2=（90+20）/2=55 物性参数(空气)：特征长度：选用公式：努塞尔数及表面传热系数的计算： 散热量：第9章9-6 (1) (2) (3) (4) 设想在球的顶面也有一块无限大平板3(如右图)，由角系数的完整性，可得 9-7 (b)由线算可查得因, 所以 由角系数的相对性，9-14.设开口处为表面，表面和服为A1，其余沟槽表面为A2，则有：(a) ; (b) (c) 9-27.由于抽真空，夹层中的对流换热与导热可忽略不计，只需考虑辐射而引起的换热： 9-30.设：小孔为“1”，面积为A1；内腔为“2”总表面积为A2，则： 又有：，。所以：(1) (2)9-33. 辐射系统如下图所示:其中，表面1为温度等于炉温的黑体，表面2为温度等于室温的黑体，表面3为重辐射面。网络图如上面右图所示。 所以，散失的热量为：9-37. 两圆盘表面分别记为1、2，第三表面记为3，。由角系数线算图查得：。系统的辐射网络图如下：其中: (1) “3”为大房间时： 对节点J1、J2可列出下列方程： 将的数值代入上式并整理后得：解得：。 故：(2) “3”为绝热腔时：间的等效热阻为()9-38.(1) 无遮热罩时,单位长度圆筒上的辐射换热量(2) 加遮热罩3后, 其辐射网络图为: 其中: 单位长度圆筒上的辐射换热量